具有三個(gè)控制箱的防噴器系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】
【背景技術(shù)】
[0001]此部分意圖向讀者介紹可能與當(dāng)前所描述的實(shí)施例的各種方面相關(guān)的領(lǐng)域的各種方面。此論述被認(rèn)為有助于向讀者提供背景信息以促進(jìn)對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的各種方面的更好理解。因此，應(yīng)理解，應(yīng)鑒于此來閱讀這些陳述，而不是作為對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的認(rèn)可。
[0002]為了滿足消費(fèi)者和對(duì)自然資源的工業(yè)需求，各公司往往投入大量的時(shí)間和金錢在從地球中尋找以及提取石油、天然氣以及其它地下資源上。具體來說，一旦發(fā)現(xiàn)例如石油或天然氣等所希望的地下資源，通常就采用鉆井和生產(chǎn)系統(tǒng)來接近并提取資源。取決于所希望的資源的位置，這些系統(tǒng)可以位于陸上或海上。此外，此類系統(tǒng)大體上包含井口組合件，通過井口組合件可以接近或提取資源。這些井口組合件可以包含控制鉆井或提取操作的多種多樣的組件，諸如各種鑄件、閥門、流體管道等。
[0003]海底井口組合件通常包含控制箱，控制箱操作液壓元件且管理通過組合件的流?？刂葡淇梢酝ㄟ^例如液壓控制管將液壓控制流體導(dǎo)引到組合件的防噴器和閥門并從防噴器和閥門導(dǎo)引出液壓控制流體。當(dāng)將執(zhí)行特定的液壓功能(例如，閉合防噴器的柱塞)時(shí)，與液壓功能相關(guān)聯(lián)的控制箱閥門打開以將控制流體供應(yīng)到負(fù)責(zé)執(zhí)行所述液壓功能的組件(例如，防噴器的活塞)。為了提供冗余，美國石油學(xué)會(huì)規(guī)范16D(API Spec 16D)要求海底井口組合件包含用于控制液壓元件的兩個(gè)海底控制箱，并且該行業(yè)已經(jīng)以此方式(具有兩個(gè)控制箱)構(gòu)建海底控制系統(tǒng)超過四十年。此冗余控制確?？刂葡到y(tǒng)的單個(gè)控制箱的故障不會(huì)導(dǎo)致失去控制海底組的液壓元件的能力。但此類單個(gè)控制箱的故障使得系統(tǒng)不再遵守API Spec 16D，從而通常導(dǎo)致經(jīng)營(yíng)者停止鉆井或其它井口組合件操作，直到發(fā)生故障的控制箱可以恢復(fù)到地面且被修復(fù)。在深水操作的情況下，此類恢復(fù)和修復(fù)通?？赡苄枰舾商烨铱赡苁菇?jīng)營(yíng)者損失數(shù)百萬美元的收入。因此，需要增加海底控制系統(tǒng)的可靠性以減少停機(jī)時(shí)間和操作的成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]在下文闡述本文中所公開的一些實(shí)施例的特定方面。應(yīng)理解，這些方面的呈現(xiàn)僅是為讀者提供對(duì)本發(fā)明可能采取的特定形式的簡(jiǎn)要總結(jié)，且這些方面并不意圖限制本發(fā)明的范圍。實(shí)際上，本發(fā)明可以涵蓋下文中可能并未闡述的多個(gè)方面。
[0005]本發(fā)明的實(shí)施例大體上涉及海底控制系統(tǒng)，所述海底控制系統(tǒng)包含三個(gè)冗余控制箱，而非許多先前系統(tǒng)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的兩個(gè)控制箱。在一個(gè)實(shí)施例中，所述三個(gè)控制箱安裝在可以連接到下部防噴器組的下部海洋立管組件上。使用三個(gè)控制箱意味著，即使在三個(gè)控制箱中的一個(gè)中出現(xiàn)故障狀況后，控制系統(tǒng)也可以依照API Spec 16D(用兩個(gè)操作的且冗余的控制箱)繼續(xù)操作。這減少了將不得不暫停海底鉆井操作以將海底設(shè)備從井口組合件拉動(dòng)到地面以進(jìn)行修復(fù)的可能性，因此增加了可靠性且減少了與海底井口組合件的操作相關(guān)聯(lián)的成本。
[0006]對(duì)上文提到的特征的各種改進(jìn)可以相關(guān)于本發(fā)明的實(shí)施例的各種方面而存在。另外的特征同樣也可以并入這些各種方面中。這些改進(jìn)和額外的特征可以單獨(dú)地或以任何組合存在。舉例來說，下文論述的關(guān)于一個(gè)或多個(gè)所說明的實(shí)施例的各種特征可以獨(dú)自或以任何組合并入到本發(fā)明的上述方面中的任一個(gè)中。同樣，上文呈現(xiàn)的簡(jiǎn)要總結(jié)僅意圖使讀者熟悉一些實(shí)施例的特定方面和背景，而并非限制所主張的內(nèi)容。
【附圖說明】
[0007]當(dāng)參考附圖閱讀以下詳細(xì)描述時(shí)，特定實(shí)施例的這些和其它特征、方面、和優(yōu)點(diǎn)將得到更好的理解，其中在整個(gè)附圖中相同的標(biāo)號(hào)表示相同的零件，其中:
[0008]圖1大體上描繪了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例通過井用于接近或提取石油或天然氣等資源的海底系統(tǒng)；
[0009]圖2是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的圖1的組設(shè)備的各種組件的框圖；
[0010]圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的具有三個(gè)控制箱的下部海洋立管組件的前透視圖；
[0011]圖4是圖3的下部海洋立管組件的后透視圖；
[0012]圖5是圖3和圖4的下部海洋立管組件的俯視圖；
[0013]圖6是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的具有托管架的圖3到圖5的下部海洋立管組件的一個(gè)控制箱的前透視圖；
[0014]圖7是圖6的控制箱的后透視圖；
[0015]圖8是圖6和圖7的控制箱的另一透視圖；
[0016]圖9是圖6到圖8中所描繪的控制箱的托管架的透視圖；
[0017]圖10和圖11是大體上描繪了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的通過控制箱和托管架的延伸控制以與下部防噴器組的適配器匹配的液壓元件的框圖；以及
[0018]圖12到圖14是描繪了根據(jù)若干實(shí)施例的用于將指令導(dǎo)引到防噴器系統(tǒng)的控制箱的控制電纜的各種配置的框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)具體實(shí)施例將在下文進(jìn)行描述。在努力提供這些實(shí)施例的簡(jiǎn)明描述的過程中，實(shí)際實(shí)施方案的所有特征可能并不都在說明書中進(jìn)行描述。應(yīng)了解，在任何此類實(shí)際實(shí)施方案的發(fā)展中，如在任何工程或設(shè)計(jì)項(xiàng)目中，必須制定許多實(shí)施方案特定的決策以實(shí)現(xiàn)研發(fā)者的特定目標(biāo)，例如遵守系統(tǒng)相關(guān)的和商業(yè)相關(guān)的約束條件，所述目標(biāo)可以從一個(gè)實(shí)施方案到另一實(shí)施方案有所變化。此外，應(yīng)了解，這種發(fā)展努力可能是復(fù)雜且耗時(shí)的，然而將是從本發(fā)明中獲益的所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員從事的設(shè)計(jì)、構(gòu)造和制造的常規(guī)。
[0020]在介紹各種實(shí)施例的要素時(shí)，冠詞“一”和“所述”意圖意指存在一個(gè)或多個(gè)要素。術(shù)語“包括”、“包含”和“具有”意圖為包含性的且意味著可能存在除所列要素之外的額外要素。此外，為方便起見，充分利用“頂部”、“底部”、“在…上方”、“在…下方”、其它方向術(shù)語，以及這些術(shù)語的變體，但并不需要組件的任何特定取向。
[0021]現(xiàn)在轉(zhuǎn)到本附圖，圖1中圖示了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的系統(tǒng)10。特別地，系統(tǒng)10 (例如，鉆井系統(tǒng)或生產(chǎn)系統(tǒng))促進(jìn)接近石油或天然氣等資源或從井12提取所述資源。如所描繪，系統(tǒng)10是海底系統(tǒng)，其包含地面設(shè)備14、立管設(shè)備16，以及組設(shè)備18，以用于通過井口20接近資源或從井12提取資源。在一個(gè)海底鉆井應(yīng)用中，地面設(shè)備14安裝到在水的表面上方的鉆機(jī)，組設(shè)備18 ( S卩，井口組合件)耦合到靠近海底的井口 20，且立管設(shè)備16將組設(shè)備18連接到地面設(shè)備14。
[0022]如將了解，地面設(shè)備14可以包含多種裝置和系統(tǒng)，例如泵、電源、電纜和軟管卷盤、控制單元、分流器、平衡環(huán)、星形輪等。類似地，立管設(shè)備16也可以包含多種組件，例如立管接頭、撓性接頭、填充閥門、控制單元，以及壓力-溫度轉(zhuǎn)換器等等。依次地，組設(shè)備18可以包含能夠?qū)崿F(xiàn)控制來自井12的流體的多個(gè)組件，例如防噴器。
[0023]在圖2中大體上描繪的一個(gè)實(shí)施例中，組設(shè)備18包含耦合到下部防噴器(BOP)組24的下部海洋立管組件(LMRP) 22。下部海洋立管組件22包含用于控制液壓元件28和30的控制箱26。元件28和30在組設(shè)備18上執(zhí)行各種液壓功能，包含控制來自井12的流通過組設(shè)備18。在所描繪的實(shí)施例中，下部防噴器組24的元件30包含(柱塞型防噴器的)液壓控制剪切式柱塞32和管道柱塞34。但應(yīng)了解，組設(shè)備18可以包含將通過液壓元件28和30執(zhí)行的許多液壓功能。作為舉例，在各種實(shí)施例中，液壓元件28和30共同地包含環(huán)狀防噴器、其它柱塞型防噴器，和其它閥門等等。控制箱26通過合適的導(dǎo)管(例如，控制管或軟管)連接到元件28和30。這允許控制箱26將液壓控制流體導(dǎo)引到元件28和30以使得這些元件執(zhí)行其既定功能，例如閉合防噴器的柱塞或打開閥門。
[0024]由于通過井口組合件的液壓元件執(zhí)行的功能的重要性，包含用于控制井口組合件的液壓元件的兩個(gè)冗余控制箱已經(jīng)變成行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。這兩個(gè)冗余(redundant)控制箱是功能上相同的(即，該控制箱中的每一個(gè)都能夠獨(dú)立地控制井口組合件的相同液壓功能)，且該控制箱可與不同于控制箱的備用控制系統(tǒng)區(qū)別開，備用控制系統(tǒng)例如聲學(xué)控制系統(tǒng)、安全制動(dòng)開關(guān)，以及為通過控制箱控制的功能的僅某一子集提供有限的冗余度的自動(dòng)剪切系統(tǒng)。
[0025]盡管控制箱可以是大體上可靠的，但隨時(shí)間推移，控制箱可能發(fā)生故障且導(dǎo)致鉆井操作的停止，直到故障源可以被確定且修復(fù)。如上文所提到，此故障可以導(dǎo)致大量的且成本較高的停機(jī)時(shí)間。盡管使用兩個(gè)控制箱提供冗余(redundancy)，但該使用還增加了至少一個(gè)控制箱將經(jīng)歷故障狀況的可能性，該故障狀況將導(dǎo)致經(jīng)營(yíng)者停止